Слід зазначити, що детальне дослідження різних схем і розробка рекомендацій по використанню первинної обмотки трансформатора магнето як джерело освітлення були проведені у відділі систем запалювання Всесоюзного науково-дослідного і експериментального інституту автомобільного електрообладнання (м.Москва); результати цієї роботи також використані в даній статті.
Згідно з «Правилами розбіжності на внутрішніх водних шляхах СРСР» всі судна з потужністю силової установки до 25 л. с. в темний час доби на ходу повинні нести вогонь кругової видимості. Як же обладнати підвісний мотор системою освітлення?
Відомо, що розміщення додаткової котушки, що живить систему освітлення, в магнето «МЛ-10» ( «Москва», «Зетерок») пов'язане з корінний переробкою магнето. Втім, чи потрібна додаткова котушка? Чи не можна скористатися котушками запалювання? Чи є невикористані резерви в системі запалювання двигуна? Ці та подібні їм питання ми задавали собі, коли приступили до розробки системи освітлення мотора «Вітерець».
Завдання перед нами стояла наступна: створити на моторі систему освітлення для харчування ходового вогню. Простежимо хід вирішення цього завдання. Коротенько зупинимося і на тих варіантах, які були в кінці кінців відкинуті з тих чи інших причин.
1. Чи можна використовувати систему освітлення дорожнього велосипеда - «велодінамку»? Не можна, так як робочі обороти велодінамо не відповідають оборотам двигуна.
2. Чи можна використовувати магнітне поле маховика, яке знаходиться поза маховика? Спроба практично здійснити цю ідею привела до того, що нам довелося виготовити величезний сердечник і намотати таку котушку, яка виявилася більше і важче силового трансформатора телевізора «Рекорд».
3. Вмонтувати котушку освітлення в панель не вдалося, так як конструкція магнето цього не дозволяє.
Відкинувши ці шляхи, ми взялися за котушку запалювання, намагаючись використовувати для отримання струму освітлення частина електромагнітної енергії, що запасається в ній.
Котушка запалювання, як відомо, має дві обмотки: високовольтну і низьковольтну. Високовольтна обмотка нас не цікавить, як не цікавить і система освітлення з робочою напругою тисячі вольт. Тепер подивимося, що відбувається в первинній низьковольтної обмотки котушки запалювання маховичного магнето «МЛ-10»?
Інформація про зображення
Осцилограми струму в первинній обмотці
Замкнемо контакти переривника і за допомогою осцилографа простежимо характер зміни струму в первинній обмотці однієї котушки запалювання (рис. 1, а). При нормально працюють контактах переривника осциллограмма буде такою, як показано на рис. 1,6. При роботі двох котушок кількість імпульсів подвоїться (рис. 1, в).
З осцилограм випливає, що повний струм в первинній обмотці котушки запалювання має три імпульсу струму одного напряму (1, 3 і 5) і два імпульсу іншого напрямку (2 і 4). Найбільшого значення струм досягає в третьому імпульсі (3). Розрив контактів переривника відбувається в точці С, що відповідає найбільшому значенню струму в ланцюзі, тому всі імпульси струму після розриву ланцюга контактами переривника зникають.
Пробій іскрового проміжку свічки відбувається в момент розриву контактів переривника. Отже, для системи запалювання використовується саме третій, найпотужніший імпульс струму; інші імпульси в системі запалювання застосування не знаходять і є побічним явищем, що поглинає, однак, частина енергії.
Якщо ми зможемо відокремити марно витрачені імпульси струму від корисного імпульсу струму запалювання, вдасться використовувати їх на потреби системи освітлення. Відділення другого і четвертого імпульсів можна зробити за допомогою напівпровідникових діодів, а для відділення першого і п'ятого імпульсів буде потрібно дуже складна схема, витрати на яку не окупляться результатами. Імпульси два і чотири назвемо струмом освітлення, а імпульс три (і разом з ним імпульси один, п'ять) - струмом запалювання, який ми не маємо права «чіпати».
Інформація про зображення
Варіанти схем освітлення від однієї котушки
Різниця між другим і четвертим імпульсами струму освітлення полягає в тому, що другий імпульс існує протягом усього часу роботи магнето і зазвичай витрачається на марний нагрів обмотки, а четвертий - при нормальній роботі магнето відсутня, так як ланцюг первинної обмотки розімкнути контактами переривника. Таким чином, потрібно для використання другого імпульсу відфільтрувати його від струму запалювання, а для використання четвертого - шунтировать ланцюгом освітлення контакти переривника на час протікання цього імпульсу. Це ті два принципи, за якими можна скласти схему системи освітлення. Використовуючи їх, складемо кілька можливих варіантів схем системи освітлення для однієї котушки. Розглянемо роботу схем, наведених на рис. 2.
Варіант 1. Струм запалювання проходить через діод D1 на масу, а струм освітлення (імпульс два) йде через лампу L. У момент протікання імпульсу чотири ланцюг розімкнути.
Варіант 2. До моменту розриву контактів переривника Р все імпульси струму йдуть через переривник, минаючи лампу L, так як D2 працює в запірному напрямку. Після розриву контактів переривника останній залишається шунтуватися системою освітлення і забезпечує протікання четвертого імпульсу струму освітлення.
Варіант 3. Діод D1 пропускає струм запалювання через переривник Р, а діод D2 перешкоджає проходженню струму запалювання через систему освітлення і пропускає струм освітлення. У цій схемі використані обидва імпульсу струму освітлення.
Проаналізуємо ці схеми. У схемі 1 послідовно в ланцюг первинної обмотки включений діод, що має невеликий опір при прямій провідності; тому він в деякій мірі впливає на величину струму, зменшуючи його. Чи припустимо це зменшення струму з точки зору нормальної роботи мотора? Як показали випробування, таке включення діода збільшує обороти безперебійного іскроутворення на 50 об / хв, що практично не відчувається при експлуатації мотора. У схемі 1 при виході з ладу будь-якого з елементів системи освітлення система запалювання залишається працездатною.
У схемі варіанту 2 система освітлення абсолютно не впливає на систему запалювання при нормальній роботі, але при виході з ладу діода переривник виявляється шунтуватися системою освітлення, і іскра пропадає. Отже, надійність цієї схеми залежить від надійності діода.
Схема 3 має недоліки обох попередніх схем, але забезпечує отримання вдвічі більшої потужності для лампочок освітлення.
Інформація про зображення
Варіанти схем освітлення від двох котушок
При складанні схеми системи освітлення від двох котушок одночасно необхідно зберегти роз'єднаність систем запалювання обох циліндрів. Три варіанти таких схем (4, 5 і 6) наведені на рис. 3.
Таким чином, всього ми маємо шість варіантів. Проаналізуємо кожен з них з точки зору вартості деталей і одержуваної потужності.
Експериментально встановлено, що використання одного (будь-якого) імпульсу струму освітлення однієї котушки забезпечує потужність в колі освітлення близько 3 вт при напрузі 12 в. Звідси потужність систем освітлення по схе-мам 1, 2, 3, 4, 5, 6 відповідно буде близько 3, 3, 6, 6, 6, 12 вт при напрузі 12 в.
Дальність видимості джерела освітлення в 1 свічку близько 4 км (при гарній видимості). Отже, джерело світла в 6 свічок буде з запасом задовольняти вимогам «Правил плавання» навіть в умовах поганої видимості.
Найбільш легкоосуществіми варіанти 2 і 5, в яких можна застосовувати малопотужні діоди типу Д7Ж (ціна діода 50 коп.). Зупинимося на схемі 5 з діодами марки Д7Ж. Ця схема забезпечує нормальний напруження лампочки в 12 в і 6 свічок від магнето мотора «Вітерець».
Таким чином вийшла проста і надійна система освітлення. Для її здійснення необхідно зробити два висновки від переривників панелі магнето і підключити їх через діоди до лампи освітлення.
Конструктивно систему освітлення можна оформити двома способами: помістити діоди в спеціальну вилку, що підключається разом з лампою до штепсельних гнізд, змонтованим на піддоні двигуна, або ж змонтувати колодку з діодами в зручному місці під кожухом мотора, а до гнізд приєднувати тільки лампочку. У дослідній серії «Вітерців», що пройшла тривалі випробування, застосовувався перший спосіб, цілком себе виправдав. Слід зазначити, що дані діоди мають велику надійність в роботі і випадків їх замикання жодного разу не спостерігалося.
На закінчення слід сказати, що на моторі «Стріла» можна здійснити систему освітлення за варіантом 2, а на моторі «Москва» -по варіанту 4. Для цих двох схем підійдуть діоди Д7Ж або Д204. Лампочку для системи освітлення мотора «Стріла» треба брати 3-свечовую на 12 в, а для «Москви», що має більш слабке постійне магнітне поле маховика, 1-свечовую на 6 ст. Висновки для системи освітлення беруться так само, як у «Вітерця», від верхніх клем конденсаторів.
Напрямок включення діодів в схемі підбирається практично: якщо діод включений неправильно, пропадає іскра в системі запалювання.